Приборы для измерения скорости и расхода 10-8

Приборы для измерения скорости

Для измерения местных скоростей применяются гидродинамические трубки, термоанемометры и гидрометрические вертушки.

Определение скоростей с помощью гидродинамических трубок основано на измерении скоростного напора , равного разности полного и статического напоров в потоке. Полный напор измеряется трубкой полного напора, представляющей собой изогнутую под прямым углом трубку, обращенную своим открытым концом против потока (рисунок 4).

И

з уравнения Бернулли, записанного для 1 и 2-го сечения элементарной струйки следует

,

откуда

Рисунок 4 – Трубки полного и статического напоров

Трубка полного напора и статического напора, конструктивно объединены в одном приборе и представляют собой гидродинамическую трубку. Пито-Прандтля (рисунок 5). Приемником полного давления является отверстие 1 осевого канала цилиндра, сообщающееся через трубку полного напора 6, помещенную в державке, со штуцером 9. Для приема статического давления на боковой поверхности цилиндра выполнены канавки 7, закрытые кожухом 4 с прорезями 3.

Рисунок 5 – Гидродинамическая трубка Пито-Прандтля со сферическим носком

Используются также гидродинамические трубки иного конструктивного оформления. Местная скорость (скорость в точке) определяется по формуле

,

где - поправочный коэффициент, определяемый путем тарирования трубки.

Гидродинамические трубки применимы для измерения скоростей более 1 м/с.

Термоэлектрические анемометры

Действие термоанемометров основано на использовании зависимости между электрическим сопротивлением проводников и их температурой. Термоанемометр представляет собой проволоку из инертного металла (платины, вольфрама, никеля), припаянную к двум электродам, закрепленным в державке (рисунок 6). Толщина проволоки 0,005-0,01 мм, длина 1-3 мм. Проволока помещается в поток и нагревается электрическим током. Поток, обтекающий проволоку, охлаждает ее, электрическое сопротивление проволоки при этом изменяется на некоторую величину в зависимости от скорости потока, фиксируя это изменение с помощью соответствующих электрических схем, можно определить величину местной скорости потока, нормальной к проволоке.

Рисунок 6 – Схема электрической цепи и тарировочная кривая

термоанемометра, работающего по методу постоянной силы тока:

- скорость потока; - напряжение тока

Гидродинамическая вертушка

Представляет собой лопастное колесо, помещенное в поток и приводимое им во вращение (рисунок 7). В процессе измерения фиксируется скорость набегающего потока. Вертушка предварительно тарируется и снабжается тарировочным графиком

Рисунок 7 – Гидрометрическая вертушка

Приборы для измерения расхода и количества жидкости

Средство измерения расхода или количества жидкости называется преобразователь расхода.

По измерению расхода или количества среды
расходомер	Прибор, измеряющий мгновенный расход вещества (т.е. массу или объем вещества, протекающую через сечение в единицу времени
Счетчик количества (или просто счетчик)	Устройство, измеряющее массу или объем вещества, прошедшую по трубопроводу за определенный интервал времени ( аналог - бытовые электросчетчики Вопрос по ходу кВт.ч это единица мощности или работы?)
Расходомер-счетчик	Устройство для измерения расхода и количества вещества

По типу измеряемой среды различают расходомеры жидкостные, газа и пара. Одна и та же модель расходомера не может использоваться для измерения разных сред – слишком различны физические параметры.

Под жидкостью понимаются любые типы капельных жидкостей (вода, мазут, нефть и др. технические жидкости)

Под газом понимается природный (метан) или технический (кислород, водород и т.п.) газ, а также сжатый воздух.

Пар может использоваться сухой насыщенный или перегретый. Для влажного пара корректное измерение расхода невозможно. Особо оговариваются максимальные давление и температура пара.

По измеряемым параметрам
Объемные	Измеряют объемный расход – таких подавляющее большинство
Массовые	Измеряют массовый расход непосредственно без пересчета по плотности (пример – кориолисовые)
Объемно-массовые	Массовый расход рассчитывается по измеренному объемному расходу через плотность жидкости, рассчитанную по давлению и температуре.

По выходному сигналу – с аналоговым, импульсным или цифровым выходом.

По принципу действия
мерные емкости (тарированный резервуар, бак)
мерные водосливы (поплавковые расходомеры)
с переменной площадью сечения – ротаметры
переменного перепада давления – диафрагмы, сопла и трубы Вентури
тахометрические
электромагнитные (индукционные)
ультразвуковые *^1
вихревые
кориолисовые

Мерные емкости

При объемном способе измерения расхода жидкости, жидкость поступает в тщательно тарированный резервуар (мерник), при этом фиксируется время наполнения определенного объема . Объемный расход равен

.

Способ измерения расхода с помощью мерного резервуара является наиболее точным. Он широко применяется в лабораторной практике для опытных исследований и поверок измерителей расхода.

Мерные водосливы

Служат для измерения расхода воды в лабораториях и на оросительных системах. Пример – треугольный водослив с тонкой стенкой в лабораторных работах.

Ротаметр

Ротаметр представляет собой коническую прозрачную стеклянную трубку 1 (угол конусности от 35^до 5^о35^//) с помещенным внутри нее поплавком 2. Ротаметр устанавливается на вертикальном участке трубопровода. Если сила, воздействующая на поплавок, превышает вес поплавка, то поплавок всплывает, увеличивая площадь щели для протекания жидкости, при этом сила, действующая на поплавок со стороны жидкости, уменьшается. Когда гидродинамическая сила становится равной весу поплавка, его всплывание прекращается.

Измерение расхода ротаметром основывается на использовании связи между расходом и положением поплавка. Характер этой связи зависит от угла конусности трубки, формы и веса поплавка, вязкости жидкости и обычно устанавливается путем индивидуального тарирования ротаметров.

Ротаметры применяют для измерения расходов жидкости и газа в широком диапазоне, начиная от малых, порядка 0,1 см³/с. Погрешность измерений не превышает 6 %. Недостатком их является зависимость показаний от физических свойств жидкости и невозможность измерять переменные во времени расходы.